16章细胞死亡与细胞衰老

第十六章细胞死亡与细胞衰老第一节细胞死亡一、细胞凋亡是受到基因调控的主动的生理性自杀行为。凋亡小体形成凋亡小体为邻近细胞吞噬凋亡起始（一）细胞凋亡的特征P342①凋亡的起始：微绒毛消失，细胞间接触消失；细胞膜皱缩但保存完整；线粒体大体保存完整；内质网囊腔膨胀，并逐渐和质膜融合；染色体固缩形成新月形结构，沿核膜分布；②凋亡小体的形成：细胞核裂解为碎块后和某些细胞器一起聚集，为反折的细胞膜所包围形成表面光滑的单个的凋亡小体③凋亡小体被临近的细胞或体内吞噬细胞所吞噬胸腺细胞正常凋亡胸腺细胞正常凋亡（二）细胞凋亡的检测方法形态学观测应用各种染色法可观察到凋亡细胞的各种形态学特征。DNA电泳凋亡细胞中DNA片段呈现出梯状条带；DNA发生核小体间断裂彗星电泳法将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶中，经裂解处理后，再在电场中进行短时间的电泳，并用荧光染料染色，凋亡细胞中形成的DNA降解片段，在电场中泳动速度较快，呈现出一种彗星式的图案；而正常的无DNA断裂的核在泳动时保持圆球形。流式细胞分析根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙锭(PI)使DNA产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细胞，同时也可观察细胞周期的状态。DNA断裂的原位末端标记法凋亡细胞的核DNA中产生的3’-OH末端，可借助一种可观测的标记物，如荧光素进行原位标记，并用荧光显微镜进行观察。蝌蚪尾的消失脊椎动物的神经系统的发育发育过程中手和足的成形过程个体发育过程中及成熟个体中均存在细胞凋亡。（三）细胞凋亡的生理意义：个体发育过程中的细胞凋亡清除组织形成时期产生的无功能的过多的细胞如：脊椎动物神经系统发育过程中多余神经元的清除塑造个体及器官形态如：手与足的形成、肠管腔道的形成，视网膜的发育等；动物蜕变过程幼体器官的缩小与退化；免疫耐受的形成。成熟动物个体中的细胞凋亡通过调节细胞凋亡和细胞增殖的速率维持组织器官细胞数量的稳定以及机体细胞的自然更新；清除体内多余的细胞而不对周围细胞或组织产生损害;清除被环境伤害或被病原体感染的细胞，保护生物体免受其伤害。人体细胞凋亡的失调，会引发多种疾病（三）细胞凋亡的生理意义：与细胞凋亡相关的疾病Disordersassociatedwithinhibitionofapoptosis乳腺癌Breastcancer前列腺癌Prostatecancer卵巢癌Ovariancancer滤泡状淋巴瘤Follicularlymphoma狼疮Lupus病毒感染Viralinfections(e.g.adeno,herpes,pox)Disordersassociatedwithexcessiveapoptosis艾滋病AIDS早老性痴呆Alzheimer’sParkinson’sALS再生障碍性贫血Aplasticanemia酒精中毒Alcoholism缺血Ischemia(myocardialinfarction,stroke,reperfusion)（四）细胞凋亡的分子机制*在细胞凋亡中，天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶caspase(cystrineasparticacicspecificprotease)是一组在执行细胞凋亡的过程中发挥的关键性的作用的蛋白酶A、一般以酶原形式存在，且活性很低；B、可因细胞凋亡因子作用而被激活，引起细胞凋亡1、CaspaseCaspase酶原的活化Caspase级联效应2.Caspase依赖性的细胞凋亡3.Caspase非依赖性的细胞凋亡：线粒体释放AIF和EndoG经细胞质基质进入细胞核，前者切割DNA形成5x104大小片段，后者产生典型的间隔200bp的DNA片段。5.生死抉择：细胞凋亡的调控--“营养因子”与死亡信号4.穿孔蛋白-颗粒酶介导的细胞凋亡细胞毒性T淋巴细胞和NK细胞除了能如前所述分泌死亡配体介导细胞凋亡外，还能分泌穿孔蛋白-颗粒酶介导的细胞凋亡。二、细胞坏死：引起炎症反应；提取DNA电泳呈现拖尾现象。坏死细胞凋亡细胞细胞坏死可以是被动发生，也可能是一主动行为。三、自噬性细胞死亡细胞自噬是细胞通过溶酶体与双层膜包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程。意义：促使细胞存活的自我保护机制在细胞面临代谢压力时为细胞生存提供原材料或ATP；实现自我“清理”：降解错误折叠的蛋白质聚合物、功能失常的细胞器官和胞内的病原体。某些动物个体发育中多余细胞的清除如昆虫的变态过程幼体细胞的清除图细胞自噬过程示意图第二节细胞衰老一、细胞衰老的概念与特征细胞衰老一般的含义是指复制衰老，即体外培养的正常细胞经过有限次数分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象。(P356)◆与供体年龄有关●Hayflick界限：细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数40-60202-4◆与物种寿命存在着一定的关系.衰老细胞结构的变化●核膜内折，染色质固缩化●内质网合成蛋白质减少●细胞内脂褐质积累●细胞间连接减少衰老细胞生物学特征●细胞不可逆的生长停滞，分裂停止●衰老相关的β-半乳糖苷酶的活化二、细胞衰老的分子机理（一）复制衰老的机制：端粒与衰老（二）压力诱导的早熟性衰老氧化性损伤引发的衰老自由基是具有不成对电子的原子、分子或离子，显示极活泼的化学活性，如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂自由基、过氧化脂质等自由基引起脂质过氧化，膜饱和脂肪酸相对增多使膜变得刚性，严重影响生物膜的功能脂过氧自由基可分解成丙二醛，丙二醛具很强的交联性质，能与蛋白质或核酸交联成Schiff氏碱。这种交联物具荧光色素性质，难溶于水，不易排除，因此在细胞内堆积，以至妨碍细胞的功能活动，常随年龄老化而增加，故称为老年色素或脂褐质。